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Verfahren zur Herstellung oder Wiederbelebung von Aktivkohle Es ist
bekannt, Aktivkohle aus festen kohlenstoffhaltigen Stoffen, z. B. Holzkohle, Torfkohle,
Braun- oder Steinkohle, Schwelkoks, Lignin u. dgl., durch Behandlung mit aktivierend
wirkenden Gasen bei hohen Temperaturen herzustellen. Dabei verwendet man insbesondere
heiße Verbrennungsgase und Wasserdampf. Bei dieser Arbeitsweise erwies sich das
Verfahren nach der deutschen Patentschrift 463 772 besonders vorteilhaft.
Danach werden die kohlenwasserstoffhaltigen, stückigen oder feinkörnigen Stoffe
unter solchen Bedingungen mit aktivierenden heißen Gasen in einem Schachtofen behandelt,
daß sie von den Gasen in der ganzen Schichthöhe in wirbelnder Bewegung gehalten
werden. Die Verbrennungsgase werden dabei in einer Verbrennungskammer erzeugt, den
erhaltenen heißen Gasen wird `'Wasserdampf zugemischt und das heiße Gas-Dampf-Gemisch
durch einen Rost von unten in die im Schachtofen befindliche feinkörnige Kohleschicht
geblasen, wodurch diese bei Rotglut in wallende Bewegung gerät.
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Es wurde nun gefunden, daß man bei diesem Wirbelbettverfahren in besonders
vorteilhafter Weise aktive Kohle unter gleichzeitiger Gewinnung hochwertiger Brenngase
aus festen Brennstoffen erhält, wenn man die Ausgangsstoffe vor der Aktivierung
oder Wiederbelebung mit Luft auf Rotglut erhitzt und während der Aktivierung oder
Wiederbelebung
Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd unterhalb des
Rostes, auf dem sich der feste Brennstoff befindet, und Sauerstoff zum Teil unterhalb
des Rostes zum anderen Teil radial oder tangential durch eine oder mehrere Düsen
über dem Rost in die auf 70o bis 95o' C erhitzte Wirbelschicht einbringt, wobei
man mindestens solche Mengen des Sauerstoffs über dem Rost einleitet, daß in und
auf dem Rost keine Verschlackungen infolge Schmelzens der Asche auftreten.
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Bei der bisher üblichen Arbeitsweise, bei der die gesamten Aktivierungsmittel
durch den Rost dem festen Brennstoff zugeführt wurden, entstanden auf dem 'Rost
oder in dessen Nähe außerordentlich hohe Temperaturen, die die herabsinkende Asche
zum Schmelzen brachten, wodurch der Rost in kurzer Zeit verschlackt wurde und in
umständlicher Weise gereinigt oder gar ersetzt werden mußte.
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Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet unter solchen Bedingungen,
daß sich der zweckmäßig pulverförmige oder körnige Ausgangsstoff in der ganzen Schichthöhe
bewegt. Hierbei wird in die in einem Wirbelschichtofen befindliche glühende Kohlenschicht
von unten durch den Rost der Wasserdampf und ein Teil des Sauerstoffs und über dem
Rost radial oder tangential der andere Teil des Sauerstoffs eingeführt. Der Wasserdampf
kann auch ganz oder teilweise ersetzt werden durch Kohlensäure. Auch können noch
ganz geringe Mengen anderer Gase oder Dämpfe zugegeben sein, wie Schwefeldioxyd,
Stickstoff od. dgl.
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Der Ausgangsstoff wird mit Luft auf Rotglut gebracht, was in einem
gesonderten Reaktionsraum stattfinden kann. Auch können die Aktivierungsgase und
Dämpfe im Wärmeaustausch durch die entstandenen heißen Gase vorerhitzt werden.
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Die Vorteile des neuen Verfahrens gegenüber früheren Verfahren bestehen
darin, daß neben Aktivkohle gleichzeitig beträchtliche Mengen wertvoller Brenngase
gewonnen werden, die ihrer Zusammensetzung nach auch unmittelbar für Synthesezwecke
verwendet werden können; ferner daß bei rascherer Anheizzeit, möglicher größerer
Füllmenge und Verkürzung der Aktivierzeit unter gleichzeitiger Minderung des Abriebs,
erheblich größere Durchsätze erzielbar sind.
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Nach dem vorliegenden Verfahren kann auch gebrauchte Aktivkohle wieder
belebt werden. Durch Einstellung der Temperatur, die zwischen 60o und 100o° C, zweckmäßig
zwischen 700 und 9,5o° C, liegt und der Sauerstoff- und Dampfmenge kann die
Zusammensetzung des gleichzeitig erzeugten Brenngases in weiten Grenzen verändert
werden. Die nach dem Verfahren gewonnene Aktivkohle kann auch unmittelbar zur Entschwefelung
des gewonnenen Synthesegases verwendet werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nur ein Teil des Sauerstoffs
oberhalb des Rostes eingeleitet. Falls kein Wert auf die gleichzeitige Gewinnung
eines hochwertigen Brenngases gelegt wird, kann man, an Stelle von Sauerstoff auch
Sauerstoff enthaltende Gase, wie z. B. Luft, oberhalb des Rostes einleiten. Auch
Kohlensäure oder Wasserdampf, insbesondere wenn sie stark überhitzt sind, kann man
zweckmäßig in geringeren Mengen mit dem Sauerstoffanteil oben einführen. Man kann
beispielsweise auch so arbeiten, daß man oben mit dem Sauerstoffanteil Kohlensäure
und unten durch den Rost den Wasserdampf mit dem Sauerstoffanteil in die Brennstoffschicht
einführt. Es ist ferner in manchen Fällen zu empfehlen, oberhalb des Rostes Brenngase
einzuleiten, die mit dem eingeführten Sauerstoff unter Bildung von Kohlensäure und
gegebenenfalls Wasserdampf unter Erzeugung hoher "Temperaturen im Brennstoffbett
reagieren und so zur raschen Aktivierung der festen Brennstoffe beitragen. In allen
Fällen ist Sorge zu tragen, daß von dem insgesamt zuzuführenden Sauerstoff mindestens
solche Mengen oben eingeführt werden, daß im Rost und unmittelbar über dem Rost
die Temperatur so tief bleibt, daß kein Schmelzen oder starkes Zusammensintern der
Asche eintritt.
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Man kann bei dieser Arbeitsweise, bei der die Temperatur am Rost niedrig
gehalten wird, auch Eisenroste an Stelle der üblichen Steinroste, über denen noch
eine Steinschicht lagert, anwenden. In allen Fällen wird der große Vorteil erzielt,
daß der Rost lange Zeit in Betrieb gehalten werden kann und nicht wie bisher von
Zeit zu Zeit wegen Verschlackung ausgewechselt werden muß.
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Beispiel In einem Schachtofen mit Eisenrost (lichte Weite 0,45 m,
Höhe des Schachtes über 1,8o m) füllt man ioo kg auf etwa 60o° C vorerhitzten, mitteldeutschen
Braunkohlenschwelkoks. Nun führt man in den Koks von unten durch den Rost stündlich
31 kg auf etwa 20o° C vorerhitzten Dampf und 9 cbm Sauerstoff und über dem Rost
durch eine oder mehrere Düsen stündlich 9 cbm Sauerstoff ein. Der Koks kommt in
glühend flüssige Bewegung und erhitzt sich hierbei auf eine Temperatur von etwa
80o° C, die während 6o Minuten eingehalten wird. Man erhält nach Abkühlung im Dampf-
oder Kohlensäurestrom 44 kg Aktivkohle mit einem Methylenblautest von 8,o (Aufnahme
8,o ccm einer o,i5o/oigen Methylenblaulösung) und einer Benzolzahl von 9,6 (Aufnahme
9,6 g Benzol je ioo ccm Kohle). Außerdem werden 50 cbm Gas erhalten von folgender
prozentualer Zusammensetzung : 24,0 C 02, o,0 02, 28,o CO, 44,o H, 1,4 C
H4, 2,6 N2.
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Das Gas kann für Synthesezwecke eingesetzt werden.